矿山皮带机负荷侧的光储荷动态电能分配调度方法及系统与流程

本申请涉及矿山皮带机供电系统的电能调度与控制领域，特别是涉及一种矿山皮带机负荷侧的光储荷动态电能分配调度方法及系统。

背景技术：

1、矿区皮带机多工作在露天和半露天场景，屋面、停车棚、边坡可用于布设光伏阵列。理论上可通过“光伏优先自用+余电储电池+谷电低价充”的模式降低电费。但实际工程中，光伏+储能用于皮带机供电长期停留在两个水平：1）粗供电级：太阳能板→蓄电池→逆变器→皮带机，仅做“有太阳就用、没太阳切电网”的通断式切换，无连续功率分配，光伏消纳率低（20%~50%），电池常因固定30%低限/80%高限的僵化阈值而错失峰段套利窗口或因过深放缩短寿命；2）纯调度计算级：建立带式输送机+光伏+蓄电池的日前优化模型（如混合整数规划），算出24小时各时段“输送机设什么带速、电池充放多少”，但这类方案把皮带机负荷当作预设曲线或可自由调速变量，忽略了一个硬事实——矿山生产中皮带机带速并不能随意大幅升降（物料堆积、堵料风险），且其电机实际瞬时功率是实时波动的，不是日前计划能精确锁定的。

2、目标一相关技术提出利用煤仓料位变化作为“虚拟储能”容量，建立带式输送机、风机、光伏与虚拟储能的联合经济调度模型，通过非线性规划求解日前优化方案，但存在以下缺陷：“虚拟储能”的功率调节能力有限；依赖日前预测，无实时功率闭环反馈；依赖带速调节，与矿山生产刚性约束冲突。另一相关技术提出在皮带机上集成光伏组件与蓄电池，通过控制模块实现“光伏够用则光伏直供、光伏不够则切换电池或电网”的供电管理，但是缺乏连续功率分配模型。另一相关技术提出实时采集光照、温度与负荷数据，通过概率分布模拟光伏出力，进而比较光伏出力与负荷需求以决定储能充放电状态，但是其负荷模型不具有皮带机专属特征。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种矿山皮带机负荷侧的光储荷动态电能分配调度方法及系统，可提高光伏消纳率、降低用电成本。

2、为实现上述目的，本申请提供了如下方案。

3、第一方面，本申请提供了一种矿山皮带机负荷侧的光储荷动态电能分配调度方法，包括：

4、以预设调度周期或事件触发方式，获取光伏实时可用有功出力、皮带机电机实时电功率需求、储能电池的荷电状态和电池温度、以及当前所处电价时段；并根据电机实时电功率需求与额定功率的对比关系，或根据电机转速状态，判定电机运行状态为启动状态或稳态运行状态；

5、根据当前时刻距离当日电价峰段结束的剩余时间长度，计算放电最低允许荷电状态的第一动态阈值；第一动态阈值随剩余时间长度的增加而单调递增，并受电池温度修正；根据电池温度计算充电上限荷电状态的第二动态阈值；

6、根据当前电价时段与电机运行状态，按照预设的优先级逻辑决策储能电池的充放电功率指令，并基于功率平衡关系确定电网补差功率；其中，预设的优先级逻辑在电价峰段且电机处于稳态运行状态时，优先以光伏出力满足负荷，不足部分优先由储能电池放电补足，且仅在储能电池当前荷电状态高于第一动态阈值时允许放电；在电价峰段且电机处于启动状态时，强制禁止储能电池放电；在电价谷段时，允许电网同时向负荷供电及向储能电池充电；在电价平段时，根据储能电池当前荷电状态执行温和充放电或使储能电池待机；

7、将充放电功率指令下发至储能变流器，并在下发前根据设备硬限值与电机运行状态对充放电功率指令执行安全钳位校验。

8、第二方面，本申请提供了一种矿山皮带机负荷侧的光储荷动态电能分配调度系统，用于实现上述的矿山皮带机负荷侧的光储荷动态电能分配调度方法，包括：

9、光伏发电模块，用于将太阳能转换为电能并输出光伏实时可用有功出力；

10、储能模块，包括电化学储能电池组、电池管理系统及双向储能变流器，所述电池管理系统输出储能电池的荷电状态、电池温度及健康状态，所述双向储能变流器用于受控地在充电模式与放电模式之间切换；

11、皮带机负荷模块，包括由变频器驱动的三相异步电机及皮带机，所述变频器侧设有功率检测单元，用于实时获取皮带机电机的实时电功率需求；

12、主控调度控制器，其以所述预设调度周期或事件触发方式读取所述光伏实时可用有功出力、电机实时电功率需求、储能电池荷电状态、电池温度及当前电价时段，执行动态阈值计算与供电优先级决策，并向所述双向储能变流器下发充放电功率指令；

13、所述主控调度控制器被编程为：在电机启动状态下强制禁止储能电池放电。

14、根据本申请提供的具体实施例，本申请具有了以下技术效果：

15、本申请提供了一种矿山皮带机负荷侧的光储荷动态电能分配调度方法及系统，通过将电机明确区分为“启动状态”与“稳态运行状态”，并在决策储能电池的充放电功率指令步骤和安全钳位校验步骤中强制执行“启动期禁放”逻辑，从算法源头规避了传统光储系统在电机启动大电流冲击时段误放电导致的母线电压塌陷及变频器跳闸风险，这种基于实时物理状态（而非单纯时间计划）的硬约束，使得矿山皮带机这一特殊大惯性负载在接入光储系统时，供电可靠性由“经验保障”提升为“逻辑强制保障”，彻底消除了并网切换过程中的停电隐患；第一动态阈值（放电下限）并非固定值，而是随“当日剩余峰段时间长度”单调递增。这使得储能系统具备了“前瞻性”智能：当距离峰段结束尚早时，自动抬高放电门槛，强制保留电量用于应对后续更长时间的峰段套利，当峰段即将结束时，自动降低门槛，充分释放剩余电量，相比于固定阈值的“一刀切”，该机制能自适应地调整用电策略，确保有限的电池容量始终服务于最高电价的时段，从而在全天维度上显著拉低综合用电成本，解决了传统方案“峰段前期过度放电、峰段后期无电可放”的痛点；按照预设的优先级逻辑决策储能电池的充放电功率指令，并基于功率平衡关系确定电网补差功率，摒弃了传统的“日前预测计划”或“二值通断逻辑”，在稳态峰段强制执行“光伏直供→储能补缺→电网兜底”的刚性优先级，并严格遵循瞬时功率平衡方程，该机制确保了光伏出力在任何瞬时波动下都能被就地优先消纳（直供负荷），多余电量在谷段和平段通过充电指令存储，避免了弃光，同时，电网侧始终作为最终兜底，既保证了供电连续性，又将光伏就地消纳率提升至工程上的最优水平，显著降低了外购火电比例，直接带来碳排放的实质性降低。

1.一种矿山皮带机负荷侧的光储荷动态电能分配调度方法，其特征在于，所述矿山皮带机负荷侧的光储荷动态电能分配调度方法包括：

2.根据权利要求1所述的矿山皮带机负荷侧的光储荷动态电能分配调度方法，其特征在于，第一动态阈值计算公式如下：

3.根据权利要求2所述的矿山皮带机负荷侧的光储荷动态电能分配调度方法，其特征在于，当前时刻距离当日电价峰段结束的剩余时间长度的计算还引入次日峰谷时段预测或天气光照预测修正：当预测次日光伏出力充足时，对所述峰段保留系数乘以预设衰减系数，以适度放松当日放电保留要求。

4.根据权利要求1所述的矿山皮带机负荷侧的光储荷动态电能分配调度方法，其特征在于，所述皮带机电机实时电功率需求通过套装于变频器侧的三相电流互感器实时采样计算获得，或通过变频器内部直流母线电压与电流的乘积等效推算获得，不依赖于日前计划的负荷曲线设定值；

5.根据权利要求1所述的矿山皮带机负荷侧的光储荷动态电能分配调度方法，其特征在于，在电价峰段且电机处于稳态运行状态时，还设置储能电池最大放电替代比率上限，使电网侧在峰段仍提供不低于预设比例的功率骨架，以避免储能电池故障时负荷全掉电。

6.根据权利要求1所述的矿山皮带机负荷侧的光储荷动态电能分配调度方法，其特征在于，所述矿山皮带机负荷侧的光储荷动态电能分配调度方法还包括：

7.根据权利要求2所述的矿山皮带机负荷侧的光储荷动态电能分配调度方法，其特征在于，高温降额修正项的取值规则为：

8.一种矿山皮带机负荷侧的光储荷动态电能分配调度系统，其特征在于，用于实现权利要求1至7中任一项所述的矿山皮带机负荷侧的光储荷动态电能分配调度方法，其特征在于，所述矿山皮带机负荷侧的光储荷动态电能分配调度系统包括：

9.根据权利要求8所述的矿山皮带机负荷侧的光储荷动态电能分配调度系统，其特征在于，所述主控调度控制器为工业可编程逻辑控制器或工业控制计算机；所述光伏实时可用有功出力通过工业现场总线自光伏逆变器或mppt控制器读取；所述储能电池的荷电状态及电池温度通过工业现场总线自所述电池管理系统读取；所述功率检测单元输出的信号经模拟量输入模块接入所述主控调度控制器；所述当前电价时段由所述主控调度控制器的内部时钟结合预先录入的峰谷时段查找表查得。

10.根据权利要求8所述的矿山皮带机负荷侧的光储荷动态电能分配调度系统，其特征在于，所述矿山皮带机负荷侧的光储荷动态电能分配调度系统还包括人机交互界面；人机交互界面上至少显示实时功率流向的动态图示，以及储能电池荷电状态的进度条，并在所述进度条上叠加显示所述第一动态阈值为一条随参数变化的动态警戒线，以展示储能放电允许边界的变化趋势。